邢寶全

關(guān)鍵詞： 隧道 混凝土噴射臺(tái)車 支護(hù) 噴射混凝土

中圖分類號(hào)： U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1672-3791（2024）01-0126-04

北京到沈陽(yáng)鐵路客運(yùn)專線北京段站前工程JSJJSG-9 標(biāo)段起訖里程DK73+530.91～DIK92+666（長(zhǎng)鏈15.198 km），正線長(zhǎng)34.333 km。主要包括路基工程、橋涵工程、隧道工程等其他相關(guān)工程。本工程橋隧比例較高約占全線81%，其中本標(biāo)段巨各莊隧道全長(zhǎng)4 877 m，梨花頂隧道全長(zhǎng)6 189 m，隧道沿線地質(zhì)復(fù)雜多變，主要地質(zhì)問(wèn)題為巖爆、崩塌、崩滑、突涌、圍巖失穩(wěn)等問(wèn)題，施工風(fēng)險(xiǎn)較大。

1 混凝土噴射臺(tái)車在隧道施工中的應(yīng)用

1.1 混凝土噴射臺(tái)車機(jī)械設(shè)備選型

京沈客專巨各莊、梨花頂?shù)人淼涝谑┕こ跗谝M(jìn)HPS3016S 型混凝土噴射臺(tái)車（俗稱：濕噴機(jī)械手），具體如圖1 所示，該混凝土噴射臺(tái)車集行走、泵送、噴射三大功能于一體，具有回彈度低密實(shí)度好、生產(chǎn)率高、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。其噴射速度可達(dá)30 m?/h，施工速度較常規(guī)小型濕噴臺(tái)車與干噴機(jī)大幅提升。噴射混凝土粉塵濃度同干噴相比大大降低，減輕了對(duì)工人健康的危害，有效減少粉塵污染，符合施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防職業(yè)病消除粉塵危害的要求。

1.2 噴射臺(tái)車噴射混凝土施工工藝、方法以及控制要點(diǎn)

1.2.1 施工工藝

本工程隧道初期支護(hù)混凝土采用廠站集中拌和，使用混凝土罐車運(yùn)送至開(kāi)挖需噴射支護(hù)面。斷面開(kāi)挖或部分開(kāi)挖完成后采用高壓風(fēng)進(jìn)行清理松散土質(zhì)或巖石基面，先進(jìn)行噴射一層素混凝土使巖面封閉，埋設(shè)測(cè)量標(biāo)志樁，然后再進(jìn)行打錨桿注漿使地層穩(wěn)定，隨后根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙地質(zhì)巖面情況選擇架立格柵拱架或鋼拱架，同時(shí)掛設(shè)鋼筋網(wǎng)和拱架縱向連接筋。架設(shè)完畢經(jīng)檢驗(yàn)合格后，對(duì)初次噴射巖面再進(jìn)行復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度［1］。

1.2.2 施工方法

（1）施工前準(zhǔn)備。

①噴射混凝土前可采用高壓水或者高壓空氣沖洗受噴巖面的土質(zhì)、巖石碎屑。然后應(yīng)先噴一層與混凝土同配合比的水泥砂漿，待水泥砂漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再進(jìn)行噴射混凝土。

②噴射混凝土應(yīng)嚴(yán)格控制噴射的厚度以免少噴造成強(qiáng)度不足或者多噴造成侵線影響二襯混凝土的澆筑，厚度的控制通常采用預(yù)埋鋼筋頭的方法，除此之外還可以在進(jìn)行噴射混凝土的時(shí)候插入鐵絲，長(zhǎng)度通常比設(shè)計(jì)圖紙要求噴射的厚度長(zhǎng)5 cm，根據(jù)施工情況每1.5 m 左右設(shè)置一根。

③檢查噴射臺(tái)車狀況和配套使用的空壓機(jī)、風(fēng)管、水管、施工用電等相關(guān)情況，濕噴機(jī)到達(dá)作業(yè)面之后首先試運(yùn)轉(zhuǎn)確保作業(yè)時(shí)能夠以最大效率進(jìn)行噴射作業(yè)。

第一，空壓機(jī)提供的風(fēng)壓應(yīng)滿足混凝土噴射臺(tái)車的工作風(fēng)壓和耗風(fēng)量需求。第二，對(duì)風(fēng)管、水管的嚴(yán)密性進(jìn)行檢查，保證噴射臺(tái)車噴射作業(yè)時(shí)壓力穩(wěn)定處于設(shè)計(jì)規(guī)定值。第三，打開(kāi)通風(fēng)機(jī)對(duì)隧道通風(fēng)，使用高亮度照明設(shè)備進(jìn)行照明。第四，進(jìn)行噴射施工時(shí)隧道內(nèi)的環(huán)境溫度不得低于規(guī)范要求5 ℃。第五，料斗處可加設(shè)鋼筋篦子以免有塊石等雜物落入料斗內(nèi)，罐車加料前再次檢查料斗內(nèi)有無(wú)異物。第六，檢查速凝劑計(jì)量泵和配套使用的速凝劑管、速凝劑輔助風(fēng)截止閥連接情況及運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。

（2）混凝土攪拌、運(yùn)輸。

混凝土攪拌采取廠拌強(qiáng)制式全自動(dòng)計(jì)量攪拌機(jī)。

配料嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)室出具的配比進(jìn)行投料，禁止使用具有堿活性的材料。噴射混凝土應(yīng)采用早強(qiáng)混凝土，速凝劑在混凝土噴射臺(tái)車加料時(shí)進(jìn)行添加，使用前應(yīng)做凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)，要求混凝土的初凝時(shí)間≤5 min，終凝時(shí)間≤10 min。使用罐車運(yùn)送，隨拌隨用避免長(zhǎng)時(shí)間等待影響混凝土和易性。作業(yè)時(shí)多臺(tái)混凝土罐車交替進(jìn)行運(yùn)送，保證混凝土不間斷持續(xù)運(yùn)料澆筑，避免運(yùn)輸過(guò)程中混凝土發(fā)生離析、初凝等現(xiàn)象，如混凝土流動(dòng)性、保水性等不足致使坍落度不符合泵送要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)添加減水劑使混凝土的和易性滿足泵送要求。

（3）噴射作業(yè)。

噴射作業(yè)應(yīng)采用分段、分片、分層依次自下而上進(jìn)行，分段長(zhǎng)度≤6 m。先將低洼處大致噴平之后再進(jìn)行往復(fù)噴射。為保證混凝土與拱架黏結(jié)密實(shí)，需先噴鋼拱架（鋼格柵）與壁面的間隙，再噴兩榀鋼架之間的混凝土，如圖2 所示。分層噴射時(shí)后一層應(yīng)在前一層混凝土終凝之后進(jìn)行，一次噴射厚度以混凝土不滑移不墜落為度，既不因厚度太大增大用量，也不能太薄增加回彈量影響支護(hù)強(qiáng)度［2］。邊墻一次噴射混凝土厚度控制在7～10 cm，拱部控制在5～6 cm。

（4）養(yǎng)護(hù)。

噴射混凝土的養(yǎng)護(hù)應(yīng)在終凝2 h 后進(jìn)行，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14 d。當(dāng)環(huán)境潮濕有水時(shí)，可根據(jù)情況調(diào)整養(yǎng)護(hù)時(shí)間。當(dāng)氣溫低于5 ℃時(shí)，不得灑水養(yǎng)護(hù)。

1.3 噴射施工控制要點(diǎn)

1.3.1 噴射操作程序

噴射操作程序是：施工準(zhǔn)備→濕噴機(jī)械手就位→啟動(dòng)液壓系統(tǒng)→啟動(dòng)空壓機(jī)→料斗加料→噴射作業(yè)→作業(yè)結(jié)束清理機(jī)械→設(shè)備退場(chǎng)→機(jī)械手保養(yǎng)。

1.3.2 試噴混凝土

開(kāi)始工作前，應(yīng)做性能檢查和空載試運(yùn)轉(zhuǎn)。選擇與開(kāi)挖斷面圍巖狀況相同的地段進(jìn)行試噴，按施工組織設(shè)計(jì)規(guī)定的方法對(duì)開(kāi)挖斷面進(jìn)行噴射，留取同條件試塊養(yǎng)護(hù)，通過(guò)試驗(yàn)段噴射獲取速凝劑最佳摻量、臺(tái)車運(yùn)轉(zhuǎn)的性能狀況、混凝土和易性能否滿足泵送要求等最佳試驗(yàn)參數(shù)，以便達(dá)到最佳噴射效果。

1.3.3 噴射施工技術(shù)要求

（1）隧道開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)初次噴射混凝土，使圍巖斷面形成強(qiáng)度。噴射混凝土?xí)r，應(yīng)確?；炷凉捃囘\(yùn)料的供應(yīng)連續(xù)均勻，噴射作業(yè)時(shí)，應(yīng)先送風(fēng)送水之后再啟動(dòng)噴射臺(tái)車，然后再通過(guò)罐車往料斗里卸料；噴射作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)在噴漿管內(nèi)混凝土使用完畢后，再關(guān)閉混凝土噴射臺(tái)車停止空壓機(jī)供風(fēng)?；炷羾娚涫┕ね戤吇蛘咭蚬┝喜患皶r(shí)、斷電、堵管等原因不得已中斷時(shí)，應(yīng)先停止空壓機(jī)工作停風(fēng)停水，然后將噴射臺(tái)車與噴料管內(nèi)剩余的積料清理干凈。

（2）混凝土噴射前應(yīng)檢查噴射臺(tái)車噴頭的連接狀況，噴射速度要符合設(shè)計(jì)與規(guī)范要求，以利于提高混凝土的密實(shí)度。風(fēng)壓過(guò)大會(huì)造成混凝土反彈量大造成混凝土用量增加造成成本浪費(fèi)；風(fēng)壓過(guò)小噴射速度小造成粗骨料沒(méi)有足夠的沖擊力嵌入砂漿層而脫落，造成混凝土密實(shí)度不足、混凝土用量增加造成成本浪費(fèi)。多以起始風(fēng)壓大于0.5 MPa 后才能進(jìn)行噴射作業(yè)，同時(shí)觀察噴頭出料情況隨時(shí)調(diào)整風(fēng)壓的大小。混凝土噴射臺(tái)車作業(yè)時(shí)噴頭處的風(fēng)壓大于0.1 MPa，隧道內(nèi)拱架間進(jìn)行噴射時(shí)一般工作風(fēng)壓為：邊墻0.3～0.5 MPa，拱部0.4～0.7 MPa［3］。

（3）噴射完成后可用錘敲擊檢查噴射混凝土與巖面黏結(jié)情況，同時(shí)檢測(cè)斷面平整度，并與開(kāi)挖斷面對(duì)比確認(rèn)噴射厚度是否符合設(shè)計(jì)尺寸。當(dāng)有空鼓時(shí)，及時(shí)鑿除并沖洗干凈后重新噴射或采用壓漿法填充。

（4）在遇水的地段進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)時(shí)，應(yīng)先對(duì)滲漏水的巖層開(kāi)挖斷面處理合格后再進(jìn)行噴射作業(yè)，從遠(yuǎn)離滲漏水逐漸向滲漏水處噴射作業(yè)。

（5）在整機(jī)沒(méi)有可靠就位前，不得開(kāi)始使用噴射臂。遵守施工地區(qū)的安全規(guī)則，并設(shè)定警戒范圍。操作過(guò)程中，操作手必須能夠觀測(cè)到整個(gè)工作范圍，如果觀測(cè)有困難，應(yīng)安排助手協(xié)助觀測(cè)指揮操作。

（6）冬季施工時(shí)應(yīng)有防凍保暖措施，噴射作業(yè)面環(huán)境溫度和噴混料進(jìn)入臺(tái)車料斗溫度均不應(yīng)低于5 ℃；混凝土強(qiáng)度6 MPa 前不得受凍。

2 混凝土噴射臺(tái)車的操作及注意事項(xiàng)

2.1 機(jī)組支腿就位

機(jī)組就位后應(yīng)保持橫向和縱向水平，支腿沒(méi)有正確支撐妥當(dāng)前噴射臂不得舉升和展開(kāi)。橫向和縱向允許的最大傾斜角度不得大于3°。超過(guò)會(huì)造成噴射臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)超負(fù)荷，并危及機(jī)組的穩(wěn)定性。在噴射混凝土的整個(gè)程序過(guò)程中，所有支腿應(yīng)始終穩(wěn)定地支撐在堅(jiān)固平整的地面上。

2.2 泵送

2.2.1 泵送準(zhǔn)備

混凝土泵加黃油潤(rùn)滑，對(duì)容易黏附混凝土的機(jī)件涂抹脫離劑或油壓液，便于作業(yè)完后清理。正式噴射前使用和噴混料同配合比的水泥砂漿進(jìn)行噴射以到達(dá)潤(rùn)滑輸送泵管的目的。

如果輸料管是新的或者是長(zhǎng)期未使用，第一次泵送必須使用水泥漿，否則容易在開(kāi)始泵送時(shí)出現(xiàn)堵管，也會(huì)加快輸料管的磨損。對(duì)不符合泵送噴射要求的混凝土，泵送時(shí)還可加入泵送劑提高混凝土的和易性從而提高混凝土的可泵送性。

2.2.2 開(kāi)始泵送

從混凝土泵料斗開(kāi)始泵送混凝土到噴嘴穩(wěn)定地噴出混凝土，稱之為“開(kāi)始泵送”時(shí)段，是隨后工序能否順利進(jìn)行施噴的關(guān)鍵階段。輸送管路的預(yù)潤(rùn)滑是否恰當(dāng)，是保證實(shí)現(xiàn)順利“開(kāi)始泵送”的關(guān)鍵，混凝土的合理配比及和易性是保證順利泵送的重要前提。

準(zhǔn)備向混凝土泵料斗卸料前，罐車應(yīng)以最快轉(zhuǎn)速攪動(dòng)3～8 min（具體根據(jù)罐車等待時(shí)間確定），以保證混凝土和易性。順序?yàn)閷⒒炷翉臄嚢韫捃囁腿肓隙贰鷨?dòng)攪拌器和振動(dòng)電機(jī)→開(kāi)始泵送。

2.2.3 泵送間斷

噴射混凝土作業(yè)時(shí)應(yīng)盡量避免中斷，混凝土在輸送過(guò)程中受振動(dòng)影響容易產(chǎn)生離析，在噴射中斷的時(shí)間里有可能初凝堵管。如果必須中斷泵送，應(yīng)做以下處理。

（1）對(duì)保水性差的混凝土，禁止中斷輸送。當(dāng)重新泵送時(shí)，必須先反抽直到充分?jǐn)噭?dòng)料斗內(nèi)的混凝土，再開(kāi)始正常泵送。

（2）若預(yù)計(jì)中斷時(shí)間達(dá)到初凝時(shí)間，應(yīng)將泵管內(nèi)混凝土反抽回料斗。

在重新泵送之前，須將料斗內(nèi)的混凝土重新攪拌達(dá)到泵送混凝土和易性的要求之后再進(jìn)行泵送噴射作業(yè)。

2.3 噴射臂的運(yùn)作

在整機(jī)沒(méi)有可靠就位前，不得使用噴射臂。操作過(guò)程中，操作手必須能夠觀測(cè)到整個(gè)工作范圍。如果觀測(cè)有困難，應(yīng)安排助手協(xié)助觀測(cè)指揮操作。噴射臺(tái)車噴射臂最大噴射高度可以達(dá)到17.5 m，最遠(yuǎn)噴射距離可以達(dá)到15.3 m，最低作業(yè)深度為混凝土噴射臺(tái)車停放水平面以下7.6 m［4］。

2.3.1 伸展噴射臂

噴射臂的伸展和收攏嚴(yán)格按程序操作，如果不按照噴射臂伸展和收攏的程序操作將會(huì)導(dǎo)致噴射臂及其附屬構(gòu)件的損壞。噴射臂展開(kāi)的程序如下：提升一臂→展開(kāi)二臂→展開(kāi)三臂→伸展四臂。

2.3.2 收攏噴射臂

先收縮噴射四臂，收縮時(shí)注意不要損壞噴頭、噴嘴、管路和液壓元件等附件。依次收攏三二一臂，回轉(zhuǎn)到停放、行駛位置。

噴射臂下降時(shí)不要造成碰撞和擠壓任何機(jī)件、管路、線纜。如果噴射臂動(dòng)作失效，必須立即嘗試向相反方向移動(dòng)、使噴射臂離開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)域，移到能夠掌握、控制的區(qū)域，控制住噴射臂［5］。

2.3.3 設(shè)備清洗

每一次作業(yè)后應(yīng)立即徹底檢查并清洗料斗、管路、擺管閥等所有密封件，保證臺(tái)車工作性能。

如果噴射作業(yè)僅是暫時(shí)中斷，并在終凝前能夠再次施噴，則可以不做清潔保養(yǎng)作業(yè)。如果泵送噴射中斷時(shí)間預(yù)計(jì)會(huì)超過(guò)初凝時(shí)間，則應(yīng)立即進(jìn)行清理作業(yè)。對(duì)于80 mm 內(nèi)徑的輸送管路宜采用DN120 或DN150 的海綿球［6］。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)HPS3016s 型混凝土噴射臺(tái)車在京沈客專巨各莊、梨花頂?shù)人淼缹?shí)際應(yīng)用可以發(fā)現(xiàn)：混凝土噴射臺(tái)車可同時(shí)有效解決干噴機(jī)和小型濕噴機(jī)存在的不足，加快施工進(jìn)度，為后續(xù)二襯澆筑縮短時(shí)間；混凝土噴射臺(tái)車造成的粉塵污染比干噴機(jī)大大降低，改善了施工環(huán)境，滿足地方對(duì)施工揚(yáng)塵治理要求，對(duì)操作手等隧道內(nèi)施工人員的身體健康有了保障，降低了職業(yè)病的概率；混凝土噴射臺(tái)車采用遙控自動(dòng)操作，角度及距離等能夠精準(zhǔn)掌控使混凝土達(dá)到了低回彈率的要求，同時(shí)也保證了密實(shí)度，進(jìn)一步提高了工程質(zhì)量；混凝土噴射臺(tái)車在隧道初期支護(hù)中優(yōu)點(diǎn)諸多，在今后的施工中具有不錯(cuò)的發(fā)展前景。